생각하는 대로 <생명>을 디자인한다.

생각하는 대로 <생명>을 디자인한다.

-인공적인 생명을 낳는 <합성생물학>의 미래와 걱정-

 

 

 

인류에게 다대한 은혜를 가져올 현대의 연금술이 그것도 생명의 정의를 근원으로부터 흔드는 판도라상자인가.

<생명의 설계도>인 게놈을 컴퓨터상에서 설계하고 그 정보를 바탕으로 DNA를 합성하거나 개변하거나 하여 새로운 생물을 만드는 <합성생물학>의 연구가 진행되고 있다.

마이니치신문 과학환경부 기자인 수다모모코(須田挑子)씨는 미국에서 약 1년간 연구의 최전선을 쫓아서 <합성생물학의 충격>(문예춘추)에 정리하였다. 수다씨에게 그 미래와 걱정을 여쭈어봤다.(라이터 쇼지 리사(庄司里紗)/Yahoo!뉴스 특집편집부)

 

게놈을 <읽는> 데서 <적는> 시대로

 

수다모모코 씨, 미국에서 약 1년 체재하여 합성생물학의 최전선을 쫓았다.

가늘고 기다란 튜브 속에서 증식해가는 미생물의 세포. 미국의 J. 그레이그. 벤터 연구소(J Craig Venter Institute) 앱 사이트에 게재된 동영상을 보았을 때 나는 놀라움과 함께 그윽한 전율을 느꼈다. 그래서 세포분열을 반복한 것은 인공적으로 만들어진 <새로운 생명체>였기 때문이다.

<미니멀 셀(Minimal cell)>이라고 부르는 세포는 자연계에 존재하지 않았던 생명체이다. 그런데도 우리들과 같이 세포분열을 하고 증식하기도 한다. 이것은 우리들과 같은 <생명>인 것인가.

공학적 발상으로 게놈(전유전정보)를 설계하고 새로운 생명체를 만들어내는---.

이 새로운 연구영역은 <합성생물학>이라 하여 그 진전은 생명의 정의를 근원부터 흔들어댄다.

그렇기 때문에 이들 연구를 <누가> <어떻게 해서> <무슨 목적으로> 행하고 있는지를 취재하고 싶다. 이렇게 강하게 느꼈다.

 

이렇게 말하는 것은 마이니치 신문의 수다모모코 씨이다.

그녀는 2006년에 과학환경부의 소속이 되어 생명과학 영역의 취재에 오랜 동안 근무했다. 2016년 9월부터 약 1년간 노스카로라이나 주립대학 유전자공학. 사회센터에 객원 연구원으로 체재하였다. 합성생물학을 배우면서 취재를 계속하여 <합성생물학의 충격>이라는 한 건의 책을 정리하였다. 이 책은 합성생물학의 현재를 소개하면서 <사회란 무엇인가?>라는 본질적인 물음을 쫓는다.

<사람 게놈을 해독하게 된 후 생명과학은 어디로 갈 것인가>라는 의문을 오랜 동안 가지고 있어서 그것이 이 번 취재로 이어진 것이라고 한다.

배경에는 2003년에 완료한 <사람게놈 독해 계획>을 수반하는 게놈 해석 기술의 진화가 있다. 게놈이 독해되고 컴퓨터상의 디지털 정보로서 취급하기에 가능해 졌다.

예를 들면 효모나 대장균에 의약품이나 화장품의 원료를 만들거나 조류(藻類)의 지질을 몇 배나 늘려서 바이오연료를 생산한다든지 유전자 교체기술이나 게놈 편집기술 등 유전자를 개변하는 기술을 써서 일부가 이미 실용화되고 있다.

 

<미니말 셀(최소세포)>이라는 새로운 생명체

 

그러는 가운데 세균의 게놈을 해석한 위에 생명에 필수인 최소한의 유전자만을 선택하여 영(Zero)에서 인공적으로 합성한 DNA를 가진 생물을 만드는 시도도 진행되고 있다. 그런 합성 게놈을 가진 인공적인 생명체의 제작에 세계에서 처음으로 성공한 것이 앞에서 든 <미니말 셀>이다.

제작에 성공한 것은 미국의 생물학자 그레이그 벤터 (John Craig Venter、1946년-) 의 팀이다. 벤터씨는 사람 게놈 독해에 가장 공헌한 과학자의 한 사람으로서 알려지고 있다.

 

*그레이그 벤터(John Craig Venter、1946년_=민간 기업 셀레라 제노믹스((Celera Corporation)를 만들어 사람 게놈 독해에 당하여 지금은 자신이 설립한 연구소에서 인공생명을 연구한다.

 

벤터씨 등은 어떤 세균의 게놈에서 생명활동에 필요 최저한의 유전자를 선택하여 여러 가지의 패턴의 DNA를 합성한다. 그것들을 근연종(近縁種)의 세포에 이식하여 착실히 분열을 시작하는지 어떤지 실험을 반복하였다.

합성한 게놈에 조금이라도 문제(애러)가 있으면 세포는 분열하지 못하고 죽어버린다. 벤터씨 등은 시행착오 뒤에 세포가 안정된 분열을 하기 위하여 필요한 유전자군의 특정에 성공하였다. <생명으로서 기능하기 위하여 최저한 필요한 게놈>을 가진 인공세포 <미니말. 셀>이 탄생한 것이다. 2016년의 일이다.

<미니말 셀>은 세포분열에 따라 자신의 유전정보를 카피할 수가 있다. 곧 생명의 필요조건의 하나를 채운 <인공생명체>라고 할 수 있는 것이다.

<미니말 셀 프로젝트>의 시작은 1995년이다. <사람게놈 해독 계획>의 완료보다 8년이나 앞의 일이었다.

<사람게놈 독해계획>은 사람의 유전정보를 <읽기> 위한 시도였다. 그러나 벤터씨는 당초부터 <읽은 후의 일> 곧 사람게놈을 <적는(합성하는)> 하는 일에 따라 인공적인 생명체를 만드는 미래를 예견하고 있었던 것이다.

 

생물 무기 개발에도 이어진다.

 

합성생물학은 인류에게 유용한 생물을 만들어내는 한편, 군사목적 등에서 악용될 두려움도 있다.

미국 체재중 수다(須田)씨는 벤터씨를 비롯하여 합성생물학의 톱 연구자들을 정력적으로 취재하였다. 구소련에서 미국으로 망명한 미생물학자로 현재 조지 메이손 대학(Georgy Mason University) 교수 세루게이. 포포프(Sergei·Popov)씨에게서는 구소련에서 의약품개발의 명의하에 합성생물학적인 어프로치로 생물병기의 개발이 행해지고 있었다는 증언을 얻었다.

냉전하의 구소련에서는 대규모의 생물병기개발, 제조가 행해지고 있었음이 밝혀졌다. 포포프씨가 있던 연구소에서는 여러 가지의 DNA의 단편을 제작하여 다양하게 조합하여 결합하여 세균 등의 유전자에 끼어 넣어서 자연계에 존재하지 않은 새로운 병원체를 만들어내고 있었다고 말한다. 마치 합성생물학적인 수법이 생물병기개발에 사용되었던 것이다.

모든 과학기술은 인류의 발전에 공헌하는 것만이 아니라 군사용으로도 활용될 수 있다는 <듀알-유스(dual-use)성>(군민양용=군사용, 민생용 쌍방으로 쓸 수 있는 기술)을 가지고 있다. 합성생물학도 예외가 아니다.

미국의 군부가 합성생물학에 강한 관심을 가지고 있다는 것을 안 것은 마사츄세스공과대학 조교수 케빈 에스벨트(Kevin Esvelt)씨와 메일을 주고받게 되어서였다.

그는 2015년에 미국 싱크탱크의 윌슨 센터가 발표한 <합성생물학의 연구자금에서의 미국의 경향>이라는 리포트를 바탕으로 <현재, 미국의 합성생물학 연구의 태반은 군부에서 연구자금의 제공을 받고 있다.>고 가르쳐 주었다.

자금을 대고 있는 것은 미국국방총성의 국방고등연구계획국(DARPA）이다. DARPA는 혁신적인 새로운 기술을 낳는 연구기관으로서 전지구측위(全地球測位)시스템(GPS）이나, 인터넷의 원형이 되는 기술을 개발한 것으로도 유명하다.

배경에는 여러 가지 무기를 개발해온 군사개발거점으로서 역사가 있다. 베트남 전쟁 시 고엽제, 또 걸프전쟁 시 스텔스전투기나 순항미사일의 정밀유도기술의 기초는 모두 DARPA에 의하여 개발된 것이다.

앞에 나온 윌슨 센터(Wilson Center、정식명칭은 <연구자를 위한 우드로 윌슨국제센터( (Woodrow Wilson International Center for Scholars)>의 리포트에 따르면 그 DARPA이 2011년 이후 합성생물학 연구에 출자가 극적으로 증가하고 있다.

 

<유전자 드라이브>로 종 그 자체를 구축

 

2014년 회계연도에는 연간 예산의 1할에 상당하는 1억 1000만 달러를 합성생물학 연구에 대하여 갹출한 DARPA이다. 합성생물학의 여명기인 2008년경부터 이미 이 분야에서 가장 우수한 과학자들에게 계속적으로 연구자금을 투여하였다.

수다씨는 2017년 1월 DARPA를 취재하였다. 취재에 응한 자스틴 산체스(Justin Sanchez) 생물기술연구실장은 DARPA의 투자목적이 <국가안전보장>에 뿌리를 내리고 있다는 것을 강조하고 이렇게 말하였다고 한다. <에보라 출혈열이나 차카열이라는 자연발생하는 감염증이라고 해도 그 위협을 제거하는 기술을 가지지 않으면 안전보장상 과제가 된다.>

DARPA가 특히 관심을 나타내고 있는 것이 <유전자 드라이브>이다. 어떤 유전자가 50%를 상회하는 확률로 자손에게 전해지고 집단 중에서 연쇄적으로 확대된다고 하는 자연계에서 우연히 볼 수 있는 현상으로 유전자를 효율적으로 개변할 수 있는 게놈 편집 기술을 잘 쓴다면 그것을 인위적으로 일으킬 수 있다고 제창되고 있다.

인위적인 유전자 드라이브는 이론적으로는 유성생식으로 번식하고 세대교체가 빠르면 어떤 생물에게도 적용된다.

예를 들면 새끼가 모두 수컷으로 나오게 어떤 해충의 암컷, 수컷 어느 쪽 일방의 유전자를 개변한다.

그 해충이 교배하면 새끼는 모두 수컷이 된다. 이 해충이 암컷과 교배를 하면 그 새끼는 다시 수컷으로 된다. 이리하여 몇 세대를 거치면 암컷이 없어진다. 결과적으로 그해충의 집단은 소멸하고 만다. 감염증을 매개하는 모기 등에 유효하여 말라리아나 에보라출혈열, 뎅구열 등의 박멸에 기대된다.

한편 생태계에 예기치 않은 양향이나 군사목적으로의 전용도 걱정이 된다.

종래 감염증을 매개하는 모기를 구제하는 경우 방사선 조사로 불임화를 시킨다든지 1세대만이 유효하여 종의 집단 전체에 확대되지는 못하였다.

한편 유전자드라이브에서는 어미에서 새끼, 새끼에게서 손자에게로 목적의 유전자가 100% 이어지기 때문에 종 전체에로의 영속적인 효과가 있다.

인위적인 유전자 드라이브의 최대의 특징은 특정 유전적 성질을 영속적으로 차세대에로 이어지게 할 수 있는 점에 있다. 그것이 불임화의 유전자라면 단 한 번 유전자를 개변한 개체를 몇 마리 낳는 것만으로 이론적으로는 특정의 종을 절멸시킬 수도 있다. 생태계의 중대한 영향을 주는 되돌릴 수 없는 기술이다.

예를 들면 혹시 모기에 유전자드라이브로 인체에 유해한 독소를 생산하는 능력을 도입한다면 강력한 생물무기가 된다. 혹은 농작물의 수분을 담당하는 곤충을 불임화시키는 유전자 드리이브를 설계한다면 일국의 농업을 괴멸시킬는지 모른다.

DARPA는 스스로의 합성생물학연구가 군사목적이라고는 인정하지 않고 있다. 미국은 생물무기금지조약의 체결국이니까 합성생물학연구가 곧 세계에 위협이 되는 일은 없을 것이다. 그러나 우리들 인류의 미래를 좌우하는 연구의 여러 가지가 DARPA의 예산을 바탕으로 행하고 있다는 사실에는 주의를 해야 한다고 생각한다. 우수한 연구자들이 DARPA의 상위조직인 군의 의향을 헤아리거나 간접적으로 연구 성과의 군사이용에 가담하거나 해버릴 가능성은 전혀 없지 않다.

* 유전자드라이브(Gene drive)=유전자 드라이브는 특정 대립 유전자가 자연적인 50 % 확률에서 자손에게 전염 될 확률을 변경하여 모집단 전체에서 특정 유전자 제품군을 전파하는 유전 공학 기술입니다. 유전자 드라이브는 다양한 메커니즘을 통해 발생할 수 있습니다. 위키백과(영어)

 

생명이라는 개념이 변한다.

 

합성생물학에서 주목되는 국제프로젝트의 하나에 <게놈합성계획>이 있다. 당초는 <사람게놈합성계획>이라는 명칭이었는데 이 프로젝트의 목적은 결코 인조인간을 만드는 것은 아니다.

어디까지나 인공적으로 합성한 DNA를 가진 사람의 세포를 만드는 것을 최종목표로 하고 있다. 2016년 미국 과학지 <시어언스>에 발표된 프로젝트의 개요에 따르면 그들 세포는 이식용 장기의 제작이나 높은 효율성의 왁친. 의료품의 개발에 응용된다고 주장하고 있다.

한편으로 이 계획은 사람의 창출에 이어지는 위험성이 있다고 걱정하는 소리도 있다. 계획의 발표 직후에 열린 어느 과학 이벤트에서는 젊은 참가자로부터 이런 질문도 나온 모양이다. <죽어도 누구도 슬퍼하지 않는 “완전히 소비 가능한” 인간을 군부가 만드는 것을 어떻게 해서 막을 수 있을 것인가.>

컴퓨터상으로 설계한 생명을 만든다. 그것은 바이오연료의 개발 등 훌륭한 은혜를 가져올는지도 모르는 반면, 지금까지 말해온 바와 같이 여러 가지의 문제를 안고 있다.

생물을 개변하는 것이 당연하다고 할 때 생명이라는 개념 그 자체에도 변화가 올 것이다. 장차는 사람 그 자체를 개변하는 데에 누구도 위화감을 느끼지 않는 시대가 올는지 모른다. 우리들 인류는 지금 마치 그런 미래에로의 입구에 서있다. 1년간의 미국 취재를 통하여 나는 이렇게 강하게 느꼈다. 생각하는 대로 생명을 <개변>하고 종의 진화에 <개입>하는 것이 향후 우리들에게 어떤 영향을 줄 것인지 지금도 생각하고 있다.

 

출처=headlines YAHOO. co, jp

일본어원문=思うままに「いのち」をデザインする――人工的な生命を生み出す「合成生物学」の未来と懸念

글=쇼지 리사(庄司里紗)1974년, 가나가와현 출생. 대학 졸업 후 인터뷰를 중심으로 잡지. 앱. 서적 등에 집필. 명치대학 서비스 창신연구소 객원 연구원.